JP2017064802A5

JP2017064802A5 - ロボット装置、および制御方法

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Publication number: JP2017064802A5
Application number: JP2015189352A
Authority: JP
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2035-09-28

Description

本発明は、関節にブレーキ装置を備えたロボット装置、およびその制御方法に関する。

上記課題を解決するため、本発明を採用したロボット装置は、回転駆動源と前記回転駆動源の駆動を伝達する伝達機構とを備えた駆動装置によって、その回転角度が制御される関節により連結されたリンクと、前記伝達機構と噛合することで、前記関節を制動するブレーキ部材と、前記ブレーキ部材と前記伝達機構とを噛合または離間させるブレーキ駆動装置と、を有するブレーキ装置と、を備えたロボットアームと、前記駆動装置と前記ブレーキ装置とを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記伝達機構を、前記ブレーキ部材の移動により前記伝達機構と前記ブレーキ部材とが噛合状態となる回転角度まで駆動させてから、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動する構成を特徴とする。

また、本発明の制御方法においては、回転駆動源と前記回転駆動源の駆動を伝達する伝達機構とを備えた駆動装置によって、その回転角度が制御される関節により連結されたリンクと、前記伝達機構と噛合することで、前記関節を制動するブレーキ部材と、前記ブレーキ部材と前記伝達機構とを噛合または離間させるブレーキ駆動装置とを有するブレーキ装置と、を備え、制御装置が、前記伝達機構を、前記ブレーキ部材の移動により前記伝達機構と前記ブレーキ部材とが噛合状態となる回転角度まで駆動させてから、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動させる制動工程を備えた構成を特徴とする。

Claims

回転駆動源と前記回転駆動源の駆動を伝達する伝達機構とを備えた駆動装置によって、その回転角度が制御される関節により連結されたリンクと、
前記伝達機構と噛合することで、前記関節を制動するブレーキ部材と、前記ブレーキ部材と前記伝達機構とを噛合または離間させるブレーキ駆動装置と、を有するブレーキ装置と、
を備えたロボットアームと、
前記駆動装置と前記ブレーキ装置とを制御する制御装置と、を備えたロボット装置において、
前記制御装置が、
前記伝達機構を、前記ブレーキ部材の移動により前記伝達機構と前記ブレーキ部材とが噛合状態となる回転角度まで駆動させてから、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動する、
ことを特徴とするロボット装置。
請求項１に記載のロボット装置において、前記伝達機構は、タイミングベルトと接続されている、ことを特徴とするロボット装置。
請求項１に記載のロボット装置において、前記伝達機構は歯車であり、前記歯車が、前記駆動装置の他の歯車と噛合することにより、当該の他の歯車に前記回転駆動源の駆動を伝達する、ことを特徴とするロボット装置。
請求項３に記載のロボット装置において、
前記ブレーキ部材には、前記歯車の歯の山または谷と噛合する、谷または山を備えており、
前記噛合状態は、
前記歯車の歯の山と前記ブレーキ部材の谷とが噛合った状態、または、前記歯車の歯の谷と前記ブレーキ部材の山とが噛合った状態、であることを特徴とするロボット装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載のロボット装置において、前記ブレーキ駆動装置は、前記ブレーキ部材を付勢する弾性部材と、前記弾性部材により付勢された前記ブレーキ部材の変位を制御する電磁ソレノイドと、を備えたことを特徴とするロボット装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載のロボット装置において、
前記制御装置は、
前記ブレーキ駆動装置による前記ブレーキ部材の移動により前記ブレーキ部材と前記伝達機構とが噛合状態となる前記伝達機構の回転角度に関する情報を格納した記憶装置と、を備え、
前記制御装置が、前記記憶装置から読み出した前記回転角度に関する情報を用いて前記回転駆動源の回転角度を決定し、その回転角度まで前記回転駆動源を駆動させ、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動する、ことを特徴とするロボット装置。
請求項６に記載のロボット装置において、前記記憶装置に格納された回転角度に関する情報が、前記回転駆動源の駆動軸の回転角度で表現され、リストとして記憶されており、
前記制御装置が、前記記憶装置から読み出した前記リストを用いて前記回転駆動源の回転角度を決定し、その回転角度まで前記回転駆動源を駆動させ、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動する、ことを特徴とするロボット装置。
請求項６に記載のロボット装置において、
前記記憶装置に格納された回転角度に関する情報が、前記伝達機構を構成する歯車の歯数を含み、
前記制御装置が、前記記憶装置から読み出した前記歯車の歯数を用いて前記回転駆動源の回転角度を計算し、その回転角度まで前記回転駆動源を駆動させ、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動する、ことを特徴とするロボット装置。
回転駆動源と前記回転駆動源の駆動を伝達する伝達機構とを備えた駆動装置によって、その回転角度が制御される関節により連結されたリンクと、
前記伝達機構と噛合することで、前記関節を制動するブレーキ部材と、前記ブレーキ部材と前記伝達機構とを噛合または離間させるブレーキ駆動装置とを有するブレーキ装置と、
を備えたロボットアームの制御方法において、
制御装置が、
前記伝達機構を、前記ブレーキ部材の移動により前記伝達機構と前記ブレーキ部材とが噛合状態となる回転角度まで駆動させてから、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動させる制動工程、
を有することを特徴とする制御方法。
請求項９に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記ブレーキ駆動装置による前記ブレーキ部材の移動により前記ブレーキ部材と前記伝達機構とが噛合状態となる前記伝達機構の回転角度に関する情報を格納した記憶装置を備え、
前記記憶装置に格納された、前記回転角度に関する情報を読み出す読み出し工程と、
前記制御装置が、前記制動工程において、前記記憶装置から読み出した前記回転角度に関する情報を用いて、前記回転駆動源の回転角度を決定し、その回転角度まで前記回転駆動源を駆動させ、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動する、ことを特徴とする制御方法。
請求項１０に記載の制御方法において、前記記憶装置に記憶された回転角度に関する情報が、前記回転駆動源の駆動軸の回転角度で表現され、リストとして記憶されており、
前記制御装置が、前記制動工程において、前記記憶装置から読み出した前記リストを用いて、前記回転駆動源の回転角度を決定し、その回転角度まで前記回転駆動源を駆動させ、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動する、ことを特徴とする制御方法。
請求項１０に記載の制御方法において、
前記伝達機構は歯車であり、
前記記憶装置に格納された回転角度に関する情報が、前記歯車の歯数を含み、
前記制御装置が、前記制動工程において、前記記憶装置から読み出した前記歯車の歯数を用いて、前記回転駆動源の回転角度を計算し、その回転角度まで前記回転駆動源を駆動させ、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動する、ことを特徴とする制御方法。
請求項１２に記載の制御方法において、
前記ブレーキ部材には、前記歯車の歯の山または谷と噛合する、谷または山を備えており、
前記噛合状態は、
前記歯車の歯の山と前記ブレーキ部材の谷とが噛合った状態、または、前記歯車の歯の谷と前記ブレーキ部材の山とが噛合った状態、であることを特徴とする制御方法。
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の制御方法における前記制動工程において、
前記制御装置が前記関節の目的の制動角度に相当する前記回転駆動源の回転軸の停止回転角度を計算する停止角度計算工程と、
前記制御装置が前記停止回転角度に応じて前記回転駆動源を一旦停止させる一旦停止工程と、
を備え、
一旦停止させた前記回転駆動源の回転軸の現在の回転角度と、前記記憶装置から読み出した回転角度に関する情報に基づき計算した前記回転駆動源の回転角度との差分を用いて、前記ブレーキ部材と前記伝達機構とが噛合する制動位置に相当する前記回転駆動源の回転軸の回転角度を決定する、ことを特徴とする制御方法。
請求項１０から１４のいずれか１項に記載の制御方法における前記制動工程において、
前記制御装置が前記関節の目的の制動角度に相当する前記回転駆動源の回転軸の停止回転角度を計算する停止角度計算工程と、
前記制御装置が、前記停止角度計算工程で計算した前記停止回転角度と、前記記憶装置から読み出した回転角度に関する情報に基づき計算した前記回転駆動源の回転角度との差分を用いて、前記停止回転角度を補正する補正工程と、
を備え、
補正された前記停止回転角度に基づき前記回転駆動源を回転させ、その回転角度まで前記回転駆動源を駆動させ、前記ブレーキ装置を介して前記関節を制動する、ことを特徴とする制御方法。
請求項９から１５のいずれか１項に記載の制御方法における前記制動工程において、
前記制御装置は、前記ブレーキ駆動装置を介して前記ブレーキ部材と前記伝達機構とを噛合させるよう制御し、前記回転駆動源を所定の駆動量に基づき回転駆動させ、前記ブレーキ部材と前記伝達機構との噛合を確認する確認駆動を行う、ことを特徴とする制御方法。
請求項１６に記載の制御方法において、
前記制御装置は、前記確認駆動の後の前記回転駆動源の回転角度に応じて、前記関節の制動状態の有効または無効を判定する、ことを特徴とする制御方法。
請求項１７に記載の制御方法において、
前記制御装置は、前記関節の制動状態が無効と判定した場合、前記関節が所定の制動姿勢を保持するよう前記回転駆動源を駆動する、ことを特徴とする制御方法。
請求項９から１８のいずれか１項に記載の制御方法において、
前記関節の制動を解除する場合に、前記制御装置は、前記回転駆動源の駆動状態を前記関節が所定の制動姿勢を保持するよう制御し、前記ブレーキ駆動装置を介して、前記ブレーキ部材と前記伝達機構とを離間させる、ことを特徴とする制御方法。
請求項９から１９のいずれか１項に記載の制御方法において、
前記関節の制動を解除する場合に、前記制御装置は、前記ブレーキ駆動装置を介して前記ブレーキ部材と前記伝達機構とを離間させ、前記回転駆動源を所定の駆動量に基づき回転させ、その後の前記回転駆動源の回転角度に応じて、前記関節の制動解除状態の有効または無効を判定する、ことを特徴とする制御方法。
請求項９から２０のいずれか１項に記載の制御方法において、
前記関節の制動を解除する場合に、前記制御装置は、前記ブレーキ駆動装置を介して前記ブレーキ部材と前記伝達機構とを離間させ、前記回転駆動源を所定の周波数で振動駆動する、ことを特徴とする制御方法。
請求項１０に記載の制御方法において、前記ブレーキ装置により前記関節を制動させる指令の発生に応じて前記関節を制動する場合に、
前記制御装置が、前記関節の目的の制動角度に相当する前記回転駆動源の回転軸の停止回転角度を計算する停止角度計算工程と、
前記制御装置が、前記停止回転角度に応じて前記回転駆動源を一旦停止させる一旦停止工程と、
一旦停止させた前記回転駆動源の回転軸の現在の回転角度から、前記記憶装置から読み出した回転角度に関する情報に基づき計算した前記回転駆動源の複数の回転角度にそれぞれ前記回転駆動源の回転軸を回転させ、その各回転位置において前記関節の出力軸の回転角度を測定する測定工程と、
を備え、
前記測定工程において前記回転駆動源の回転軸を回転させた前記複数の回転角度のうち、前記測定工程において、その回転角度で測定された前記関節の出力軸の回転角度と、前記関節の所期の制動角度と、の差分が最も小さい回転角度に前記回転駆動源の回転軸を回転させ、前記ブレーキ駆動装置を介して前記ブレーキ部材と前記伝達機構とを噛合させる、ことを特徴とする制御方法。